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聚合物燃料电池作为一种环境友好、能效较高的能源利用技术越来越受到广泛的关注。质子交换膜燃料电池一般采用贵金属铂作为反应催化剂，但铂催化剂成本很高，储量少而且催化反应速率较慢，这些缺点严重阻碍了燃料电池的商品化。因此新型催化剂的设计合成为了一个较重要的课题。 本研究分为四个部分：第一章简单介绍了燃料电池概况，燃料电池常用催化剂，以及燃料电池催化剂载体的分类和优缺点。第二章水热法合成了具有“类葡萄干”结构的卟啉-钯团簇催化剂并研究了其对甲酸催化氧化的性能。首次利用水热法合成了类葡萄干结构的卟啉-钯团簇催化剂并应用于直接甲酸燃料电池中甲酸催化氧化。研究发现，每个尺寸分布在13.4 nm左右的葡萄干支持框架上负载着几十个约1.7 nm的钯团簇。同时，此催化剂呈现出非常高的甲酸催化氧化活性。甲酸氧化电位在+0.08V(vs.Ag/AgCl)，催化电流密度高达4.65A/mgPd。在连续催化20小时后，催化剂仍保留了92％的活性。这是迄今为止见诸文献报道的、用于直接甲酸催化反应的最好催化剂。第三章铁蛋白-金团簇复合材料催化剂的合成及氧还原性能研究。通过调控反应条件，在铁蛋白的空腔里原位生长原予个数可控的金团簇，并最终得到仿生催化剂铁蛋白-金团簇(Ft-Au)。此仿生催化剂对于氧还原反应表现出了很高的催化活性和化学稳定性。在0.2V-1.2V的电位窗口内，仿生催化剂在经历10，000个循环伏安扫描后基本保持了原催化活性。不仅如此，铁蛋白-金团簇的催化电流密度是商品Pt/C的七倍。另外，将Ft-Au的氧还原催化性能与有机物小分子稳定的Au11Cl3(PPh3)8和Au25(SCH2CH2Ph3)18进行了系统比较，相同原子数目的金团簇的催化电位和催化电流无明显变化，但由于铁蛋白的良好电子传输能力以及空间限域作用，Ft-Au25表现出了很高的催化稳定性。第四章对本论文的工作进行了总结和前景展望。